EP0579922B1 - Data transmission device for a local area network - Google Patents

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EP0579922B1
EP0579922B1 EP19930108149 EP93108149A EP0579922B1 EP 0579922 B1 EP0579922 B1 EP 0579922B1 EP 19930108149 EP19930108149 EP 19930108149 EP 93108149 A EP93108149 A EP 93108149A EP 0579922 B1 EP0579922 B1 EP 0579922B1
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EP
European Patent Office
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output
signal
network
data transmission
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EP19930108149
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Hans Van Binsbergen
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Landis and Gyr Technology Innovation AG
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenübertragungsanordnung für ein lokales Datennetzwerk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a data transmission arrangement for a local data network which in the preamble of the claim 1 Art.

Solche Datenübertragungsanordnungen werden vorteilhaft in einem lokalen Datennetzwerk verwendet, welches mit einem asynchronen Datenübertragungsprotokoll arbeitet, das aus einzelnen UART-Zeichen (bitserieller Character) aufgebaut ist.Such data transmission arrangements are advantageous in a local data network, which is connected to a asynchronous data transfer protocol that works out individual UART characters (bit serial character) is constructed.

Es ist allgemein bekannt, zur Übertragung von binären Signalen die AMI-Codierung (alternate mark inversion) anzuwenden.It is generally known for the transmission of binary signals apply the AMI coding (alternate mark inversion).

Es ist eine AMI-Codiereinrichtung bekannt (DE 37 35 395 C2), bei der eine arithmetische Einheit zur Codierung verwendet wird. An AMI coding device is known (DE 37 35 395 C2), where an arithmetic unit is used for coding becomes.

Im weiteren ist eine serielle Sende- und Empfangseinheit bekannt (GB 22 38 931 A), welche zur Koppelung eines Netzwerk-Knotens an ein Übertragungskabel eines Datennetzwerkes einen Transformator mit einem Mittelabgriff verwendet. Dies zeigt auch eine Terminal-Einheit (EP-A-0 316 536), welche zur Kopplung einer Sende- und Empfangseinheit an ein Übertragungskabel einen Transformator mit einem Mittelabgriff verwendet. Darüber hinaus weist diese Terminal-Einheit eine Empfangs- und eine Transmissionseinheit auf, die die empfangenen bzw. zu sendenden Signale umwandeln und vom bzw. in das Datennetzwerk lesen bzw. schreiben.There is also a serial transmitter and receiver unit known (GB 22 38 931 A), which for coupling a network node to a transmission cable of a data network Transformer with a center tap used. this shows also a terminal unit (EP-A-0 316 536), which for Coupling a transmitter and receiver unit to one Transmission cable a transformer with a center tap used. In addition, this terminal unit has one Receiving and a transmission unit on the convert received or to be transmitted signals and from or read or write to the data network.

Aus der FR-A-2 567 702 ist für die Ansteuerung des für die Koppelung zuständigen Transformators eine Konstantstromquelle mit zwei symmetrischen Stromspiegeln bekannt.From FR-A-2 567 702 is for the control of the for Coupling the relevant transformer a constant current source known with two symmetrical current mirrors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein lokales Datennetzwerk mit einer veränderbaren baumförmigen Topologie eine zuverlässige Datenübertragungsanordnung zu schaffen, welche den Bau einer kostengünstigen Netz-Treiber-Einheit für einen Netzwerk-Knoten ermöglicht.The invention is based, for a local task Data network with a changeable tree-shaped topology to create a reliable data transmission arrangement, which is the construction of an inexpensive network driver unit for enables a network node.

Die Erfindung besteht in den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention consists in the specified in claim 1 Characteristics. Advantageous configurations result from the dependent claims.

Es zeigen:

Fig. 1
Teile eines Netzwerk-Knotens mit einer Netz-Treiber-Einheit für ein Übertragungsmedium,
Fig. 2
ein Datennetzwerk mit mehreren Netzwerk-Knoten und einem Netzwerk-Abschluß,
Fig. 3
ein Schaltbild der Netz-Treiber-Einheit,
Fig. 4
die Sprungantwort eines Signals in einem Kabelstrang des Datennetzwerkes,
Fig. 5
den prinzipiellen Verlauf von Signalen der Netz-Treiber-Einheit nach der Fig. 3 bei der Decodierung und
Fig. 6
den Verlauf der Signale bei der Codierung.
Show it:
Fig. 1
Parts of a network node with a network driver unit for a transmission medium,
Fig. 2
a data network with several network nodes and a network termination,
Fig. 3
a circuit diagram of the network driver unit,
Fig. 4
the step response of a signal in a cable harness of the data network,
Fig. 5
the basic course of signals of the network driver unit according to FIG. 3 in the decoding and
Fig. 6
the course of the signals during coding.

In der Fig. 1 bedeutet 1 eine Netz-Treiber-Einheit, in welcher ein Codegenerator 2, eine Decodiereinheit 3 und ein Koppelungsglied 4 für ein Übertragungsmedium 5 angeordnet sind. Die Netz-Treiber-Einheit 1 und eine serielle Sende/Empfangs-Einheit 6 sind Teile eines Netzwerk-Knotens 7.In Fig. 1, 1 means a network driver unit in which a code generator 2, a decoding unit 3 and a coupling element 4 are arranged for a transmission medium 5. The network driver unit 1 and a serial transmission / reception unit 6 are parts of a network node 7.

Die Sende/Empfangs-Einheit 6 weist einen Ausgang 8 für bitserielle Daten TxD und einen Eingang 9 für bitserielle Daten RxD auf und ist mit Vorteil eine serielle Kommunikationseinheit (serial communication interface SCI) eines Mikrocomputers oder ein UART (universal asynchronous receiver/transmitter).The transmit / receive unit 6 has an output 8 for bit serial Data TxD and an input 9 for bit serial data RxD and is advantageously a serial communication unit (serial communication interface SCI) of a microcomputer or a UART (universal asynchronous receiver / transmitter).

Der Codegenerator 2 weist eine Codiereinheit 10 und eine mit der Codiereinheit 10 verbundene Konstantstromstufe 11 mit einem ersten Ausgangspol 12 für einen Strom i und einem zweiten Ausgangspol 13 für den Strom i auf. Ein Eingang 14 der Codiereinheit 10 ist mit dem Ausgang 8 der Sende/Empfangs-Einheit 6 verbunden.The code generator 2 has a coding unit 10 and one with the Coding unit 10 connected constant current stage 11 with a first output pole 12 for a current i and a second Output pole 13 for the current i. An input 14 of the coding unit 10 is with the output 8 of the transmission / reception unit 6 connected.

Die Decodiereinheit 3 verfügt über einen mit dem Eingang 9 der Sende/Empfangs-Einheit verbundenen Ausgang 15 sowie über zwei Eingangspole 16 bzw. 17, von denen ein erster Eingangspol 16 mit dem ersten Ausgangspol 12 der Konstantstromstufe 11 und einem ersten Eingangspol 18 des Koppelungsgliedes 4 verbunden ist, während der zweite Eingangspol 17 an den zweiten Ausgangspol 13 der Konstantstromstufe 11 sowie an einen zweiten Eingangspol 19 des Koppelungsgliedes 4 angeschlossen ist. The decoding unit 3 has one with the input 9 of the Transmitter / receiver unit connected output 15 and two Input poles 16 and 17, of which a first input pole 16 with the first output pole 12 of the constant current stage 11 and one first input pole 18 of the coupling element 4 is connected, while the second input pole 17 to the second output pole 13 the constant current stage 11 and to a second input pole 19 of the coupling element 4 is connected.

Das Übertragungsmedium 5 besteht aus mindestens einem Kabelstrang 5.1, welcher mindestens zwei Adern aufweist, von denen eine erste Ader 20 mit einem ersten Anschlusspol 22 des Koppelungsgliedes 4 und auch einem ersten Anschluss 23 eines Netz-Abschlusses 24 und eine zweite Ader 21 mit einem zweiten Anschlusspol 25 des Koppelungsgliedes 4 sowie einem zweiten Anschluss 26 des Netz-Abschlusses 24 verbunden ist.The transmission medium 5 consists of at least one cable harness 5.1, which has at least two cores, one of which a first wire 20 with a first connection pole 22 of the Coupling element 4 and also a first connection 23 of a Network termination 24 and a second core 21 with a second Connection pole 25 of the coupling element 4 and a second Connection 26 of the network termination 24 is connected.

Der Netz-Abschluss 24 ist vorteilhaft eine aus einem ohmschen Widerstand 27 und einem Kondensator 28 bestehende Reihenschaltung. Der Kondensator 28 trennt den Widerstand 27 gleichstrommässig vom Übertragungsmedium 5.The network termination 24 is advantageously one of an ohmic Resistor 27 and a capacitor 28 existing series circuit. The capacitor 28 separates the resistor 27 direct current from the transmission medium 5.

In der Fig. 2 sind sieben Netzwerk-Knoten 7 eines lokalen Datennetzwerkes 29 an dem aus einer Anzahl s Kabelsträngen bestehenden Übertragungsmedium 5 angeschlossen, welches an einem ersten Kabelstrang 5.1 den Netz-Abschluss 24 aufweist.In Fig. 2, seven network nodes 7 are local Data network 29 on the from a number s cable harnesses existing transmission medium 5 connected to a first wiring harness 5.1 has the network termination 24.

Der Netz-Abschluss 24 ist prinzipiell an einer beliebigen Stelle des Übertragungsmediums 5 plazierbar.The network termination 24 is in principle at any point of the transmission medium 5 can be placed.

Die Anzahl s ist grundsätzlich nicht begrenzt und beträgt im dargestellten Datennetzwerk 29 vier. An Strangverzweigungen 30 (in der Fig. 2 mit 30.1 bis 30.4 bezeichnet) sind jeweils zwei Kabelstränge derart miteinander verbunden, dass die Topologie des Datennetzwerkes 29 prinzipiell baumförmig ist, wobei der Baum grundsätzlich beliebig verzweigt und dadurch entartet sein darf.The number s is generally not limited and is in data network 29 shown four. On branch branches 30 (designated 30.1 to 30.4 in FIG. 2) are two in each case Cable harnesses interconnected in such a way that the topology of the data network 29 is in principle tree-shaped, the Tree branched in any way and therefore degenerate may.

Je eine Ader 20 bzw. 21 des ersten Kabelstranges 5.1 ist an einer ersten Strangverzweigung 30.1 mit je einer Ader 20 bzw. 21 eines zweiten Kabelstranges 5.2 und an einer zweiten Strangverzweigung 30.2 mit je einer Ader 20 bzw. 21 eines dritten Kabelstranges 5.3 verbunden. Im weiteren ist je eine Ader 20 bzw. 21 des dritten Kabelstranges 5.3 an einer dritten Strangverzweigung 30.3 mit je einer Ader 20 bzw. 21 eines vierten Kabelstranges 5.4 verbunden. One wire 20 or 21 of the first wiring harness 5.1 is on a first branch junction 30.1, each with a wire 20 or 21 a second cable run 5.2 and a second line branch 30.2 with one core 20 or 21 of a third Harness 5.3 connected. Furthermore, one wire is 20 each or 21 of the third wiring harness 5.3 on a third wiring branch 30.3 with one wire 20 or 21 of a fourth Wiring harness 5.4 connected.

Im Datennetzwerk 29 ist das Maximum k der Anzahl angeschlossener Netzwerk-Knoten 7 grundsätzlich nicht beschränkt. Zugunsten einer annehmbaren maximalen Antwortzeit für ein Token Passing Verfahren und auch um einen kleinen Adressbereich zu erlangen, wird das Maximum k mit Vorteil auf 127 beschränkt. Die Summe der Längen aller Kabelstränge 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 ist zugunsten eines weiteren Vorteils, nämlich keine Leitungsverstärker (repeater) zu verwenden, auf etwa 1000 m beschränkt. Bei Bedarf werden Datennetzwerke 29 für grössere Ausdehnungen in bekannter Art über Leitungsverstärker gekoppelt.In the data network 29, the maximum k is the number of connected Network nodes 7 are generally not restricted. In favor of an acceptable maximum response time for a token passing Process and also to get a small address range, the maximum k is advantageously limited to 127. The sum of the Lengths of all cable runs 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 are in favor of one Another advantage, namely no line amplifiers (repeaters) to use, limited to about 1000 m. If necessary Data networks 29 for larger expansions in a known manner coupled via line amplifier.

Eine in der Fig. 3 dargestellte vorteilhafte Ausführung der Netz-Treiber-Einheit 1 mit dem Koppelungsglied 4 und der bipolaren Konstantstromstufe 11 weist eine über zwei Signaleingänge sowie einen ersten Ausgang (31) für ein Signal Pos und einen zweiten Ausgang (32) für ein Signal Neg verfügende Komparatorschaltung (33), ein aus einem ODER-Gatter 36 und einem dualen Auf/Abwärts-Zähler 37 aufgebautes Signal-Filter 38, einen Polaritäts-Detektor 39 mit einem Ausgang 40 für ein Signal RP, einen aus einer Kippschaltung 41, einem Exclusiv-ODER-Gatter 42 und einem ersten Frequenzteiler 43 aufgebauten Generatorteil 44 und einen Quarzoszillator 45 mit einem dem Quarzoszillator 45 nachgeschalteten zweiten Frequenzteiler 46 (prescaler) auf.An advantageous embodiment of the Network driver unit 1 with the coupling element 4 and bipolar constant current stage 11 has one over two Signal inputs and a first output (31) for a Signal Pos and a second output (32) for a signal Neg having comparator circuit (33), one of an OR gate 36 and a dual up / down counter 37 Signal filter 38, a polarity detector 39 with a Output 40 for a signal RP, one from a flip-flop 41, an exclusive-OR gate 42 and a first frequency divider 43 constructed generator part 44 and a quartz oscillator 45 with a second frequency divider connected downstream of the quartz oscillator 45 46 (prescaler) on.

Der erste Eingangspol 16 ist ein erster Signaleingang der Komparatorschaltung 33, während der zweite Eingangspol 17 durch den zweiten Signaleingang der Komparatorschaltung 33 verwirklicht ist.The first input pole 16 is a first signal input Comparator circuit 33, while the second input pole 17 through the second signal input of the comparator circuit 33 is realized.

Die Komparatorschaltung 33 ist mit ihrem ersten Ausgang 31 mit einem ersten Eingang 51 des ODER-Gatters 36 und einem ersten Steuereingang 52 des Polaritäts-Detektors 39 verbunden, während der zweite Ausgang 32 an einen zweiten Eingang 53 des ODER-Gatters 36 und an einen zweiten Steuereingang 54 des Polaritäts-Detektors 39 angeschlossen ist. The comparator circuit 33 is connected to its first output 31 a first input 51 of the OR gate 36 and a first Control input 52 of the polarity detector 39 connected while the second output 32 to a second input 53 of the OR gate 36 and to a second control input 54 of the polarity detector 39 is connected.

Ein Steuereingang 55 für ein Steuersignal IN des Auf/Abwärts-Zählers 37 ist mit einem Ausgang 56 des ODER-Gatters 36 verbunden. Der Ausgang 15 der Decodiereinheit 3 (Fig. 1) ist ein Ausgang des Auf/Abwärts-Zählers 37 und zugleich auch ein Ausgang des Signalfilters 38. Der Ausgang 40 des Polaritäts-Detektors 39 ist mit einem Dateneingang 57 der Kippschaltung 41 verbunden, welche mit Vorteil ein an einem Takteingang 58 mit einer negativen bzw. abfallenden Flanke triggerbares D-Flip-Flop (Data Latch) mit einem Datenausgang 59 ist, wobei der Dateneingang 57 der D-Eingang des D-Flip-Flops ist. Der Datenausgang 59 für ein Signal Pol der Kippschaltung 41 ist mit einem ersten Eingang 60 des Exklusiv-ODER-Gatters 42 verbunden, von dem ein zweiter Eingang 61 mit einem Ausgang 62 für ein Signal TB des ersten Frequenzteilers 43 verbunden ist.A control input 55 for a control signal IN of the up / down counter 37 is with an output 56 of the OR gate 36 connected. The output 15 of the decoding unit 3 (FIG. 1) is on Output of the up / down counter 37 and at the same time also an output of the signal filter 38. The output 40 of the polarity detector 39 is connected to a data input 57 of the flip-flop 41, which one with advantage at a clock input 58 negative or falling edge triggerable D flip-flop (data Latch) with a data output 59, the data input 57 is the D input of the D flip-flop. The data output 59 for one Signal Pol of the flip-flop 41 has a first input 60 of the exclusive-OR gate 42, of which a second Input 61 with an output 62 for a signal TB of the first Frequency divider 43 is connected.

Die bipolare Konstantstromstufe 11 weist einen ersten mit einem Ausgang 63 des Exklusiv-ODER-Gatters 42 verbundenen Steuereingang 64 für ein Steuersignal TP und einen zweiten mit dem Eingang 14 der Netz-Treiber-Einheit 1 verbundenen Steuereingang 65 für die bitseriellen Daten TxD auf. Im weiteren führt der Eingang 14 auf den Takteingang 58 der Kippschaltung 41 sowie auf einen Rücksetzeingang 66 des ersten Frequenzteilers 43 und auf einen Rücksetzeingang 67 des zweiten Frequenzteilers 46.The bipolar constant current stage 11 has a first with a Output 63 of the exclusive-OR gate 42 connected control input 64 for a control signal TP and a second with the Input 14 of the network driver unit 1 connected control input 65 for the bit serial data TxD. In the further leads the input 14 to the clock input 58 of the multivibrator 41 and to a reset input 66 of the first frequency divider 43 and to a reset input 67 of the second frequency divider 46.

Ein für ein vorteilhaft binäres Taktsignal CLK bestimmter Ausgang 68 des zweiten Frequenzteilers 46 führt auf einen Takteingang 69 des Auf/Abwärtszählers 37, auf einen Takteingang 70 des Polaritäts-Detektors 39 und auf einen Takteingang 71 des ersten Frequenzteilers 43.One intended for an advantageously binary clock signal CLK Output 68 of the second frequency divider 46 leads to a clock input 69 of the up / down counter 37, to a clock input 70 of the polarity detector 39 and to a clock input 71 of the first frequency divider 43.

Das Koppelungsglied 4 weist mit Vorteil einen mit einer ersten Wicklung 72 und einer zweiten Wicklung 73 versehenen Transformator 74 und einen Kondensator 75 auf, wobei die beiden Eingangspole 18 und 19 die Anschlüsse der ersten Wicklung 72 sind und zwischen den beiden Anschlusspolen 22 und 25 eine aus dem Kondensator 75 und der zweiten Wicklung 73 bestehende Reihenschaltung liegt. The coupling element 4 advantageously has one with a first one Winding 72 and a second winding 73 provided Transformer 74 and a capacitor 75, the two Input poles 18 and 19 the connections of the first winding 72 and one between the two connection poles 22 and 25 the capacitor 75 and the second winding 73 existing Series connection lies.

Der Kondensator 75 entkoppelt den Transformator 74 gleichstrommässig vom Übertragungsmedium 5.The capacitor 75 decouples the transformer 74 in a direct current manner from the transmission medium 5.

Die Komparatorschaltung 33 ist vorteilhaft derart ausgelegt, dass Gleichtaktstörungen (common mode noise), welche im wesentlichen infolge der Kapazität des Transformators 74 auftreten, wirksam unterdrückt werden.The comparator circuit 33 is advantageously designed such that that common mode noise, which in essentially due to the capacity of transformer 74 occur, are effectively suppressed.

Bei Bedarf ist zwischen den beiden Anschlusspolen 22 und 25, parallel zu der aus dem Kondensator 75 und der zweiten Wicklung 73 bestehenden Reihenschaltung ein Spannungsbegrenzungsglied geschaltet.If necessary, between the two connection poles 22 and 25, parallel to that of capacitor 75 and the second Winding 73 existing series connection a voltage limiting element switched.

Ein asynchrones Datenübertragungsprotokoll einer höheren Schicht (upper layer) des Datenübertragungsnetzwerkes 29 ist aus Protokollzeichen - beispielsweise aus ASCII-Zeichen (american standard code for information interchange) - aufgebaut, welche im Netzwerk-Knoten 7 zwischen der Sende/Empfangs-Einheit (6) und der Netz-Treiber-Einheit (1) in Form der bitseriellen Daten TxD bzw. RxD ausgetauscht werden.A higher layer asynchronous data transfer protocol (Upper layer) of the data transmission network 29 is off Protocol characters - for example from ASCII characters (American standard code for information interchange) - built which in the network node 7 between the transmitting / receiving unit (6) and the network driver unit (1) in the form of the bit serial data TxD or RxD can be exchanged.

Die Protokollzeichen der bitseriellen Daten TxD bzw. RxD haben eine konstante Länge, das heisst, eine Anzahl n der Bits pro Protokollzeichen des Datenübertragungsprotokolls ist konstant.The log characters of the bit serial data TxD or RxD have a constant length, that is, a number n of bits per The protocol character of the data transmission protocol is constant.

Im weiteren weist jedes Protokollzeichen der bitseriellen Daten TxD bzw. RxD eine Anzahl n1 Startbits, eine Anzahl n2 eigentlicher Informationsbits, eine Anzahl n3 Prüfbits und eine Anzahl n4 Stoppbits auf.In addition, each protocol character of the bit serial data TxD or RxD has a number n 1 start bits, a number n 2 actual information bits, a number n 3 check bits and a number n 4 stop bits.

Die Anzahl n1 sowie die Anzahl n2, die Anzahl n3 und die Anzahl n4 entspricht mit Vorteil einer bekannten Norm, welche auch eine Reihenfolge der einzelnen Bits der Protokollzeichen festlegt.The number n 1 and the number n 2 , the number n 3 and the number n 4 advantageously correspond to a known standard, which also specifies a sequence of the individual bits of the protocol characters.

Jedes Protokollzeichen der bitseriellen Daten TxD bzw. RxD weist mit Vorteil eine gerade Anzahl Bits mit dem Wert "0" oder dann eine gerade Anzahl Bits mit dem Wert "1" auf, so dass mit einem geringen schaltungstechnischen Aufwand aus einem Protokollzeichen ein Signal generierbar ist, welches über die Dauer des Protokollzeichens gemittelt den Wert null aufweist.Each protocol character of the bit serial data TxD or RxD points advantageously an even number of bits with the value "0" or then an even number of bits with the value "1", so that with a low circuitry outlay from one log character a signal can be generated which over the duration of the Log character averaged has the value zero.

Die n Bits des Protokollzeichens werden im Netzwerk-Knoten 7 zwischen der Netz-Treiber-Einheit (1) und der Sende/Empfangs-Einheit 6 und auch zwischen den Netzwerk-Knoten 7 des Datennetzwerkes 29 mit einer stabilen Bitrate fBit, also innerhalb des Protokollzeichens bitsynchron übertragen.The n bits of the protocol character are in the network node 7 between the network driver unit (1) and the transmit / receive unit 6 and also between the network nodes 7 of the data network 29 with a stable bit rate f bit , that is within the Protocol character transmitted bit-synchronously.

Der in der Fig. 1 gezeigte Codegenerator 2 transformiert jedes Protokollzeichen der bitseriellen Daten TxD in einen ternären Code, welcher vorteilhaft als ein in Abschnitten im wesentlichen konstanter Strom i in den beiden Ausgangspolen 12 und 13 dargestellt ist. Der über die Dauer eines Protokollzeichens gemittelte Wert des Stromes i beträgt mit Vorteil null.The code generator 2 shown in FIG. 1 transforms each Protocol characters of the bit serial data TxD in a ternary Code, which is advantageous as a in sections essentially constant current i in the two output poles 12 and 13 is shown. The over the duration of a log character average value of current i is advantageously zero.

Der ternäre Code ist vorteilhaft ein bekannter AMI-Code (Alternate Mark Inversion), wobei ein erster Wert des Codes mit Vorteil als positiver Rechteckimpuls des Stromes i mit einer Impulszeit TBit, ein zweiter Wert als negativer Rechteckimpuls des Stromes i mit der Impulszeit TBit und der dritte Wert mit i=0 dargestellt ist. Der Betrag des Stromes i ist während der Impulszeit TBit mit Vorteil im wesentlichen konstant. Die Impulszeit TBit ergibt sich aus der Bitrate fBit mit der Formel TBit = 1/fBit .The ternary code is advantageously a known AMI code (Alternate Mark Inversion), a first value of the code advantageously being a positive rectangular pulse of the current i with a pulse time T bit , a second value being a negative rectangular pulse of the current i with the pulse time T bit and the third value is shown with i = 0. The amount of current i is advantageously substantially constant during the pulse time T bit . The pulse time T bit results from the bit rate f bit with the formula T bit = 1 / f bit .

Derjenige binäre Wert, welcher im Protokollzeichen stets in gerader Anzahl vorliegt, wird im AMI-Code mit Vorteil als Impuls übermittelt, wobei die Polarität eines nachfolgenden Impulses immer umgekehrt gegenüber seinem vorangehenden Impuls ist.The binary value that is always in an even number is used as an impulse in the AMI code transmitted, the polarity of a subsequent pulse is always reversed from its previous impulse.

Der Strom i fliesst im wesentlichen durch die Eingangspole 18 und 19 des Koppelungsgliedes 4, welches die Impulse des Stromes i in entsprechende Impulse einer zwischen den beiden Anschlusspolen 22 und 25 liegenden Spannung u22-25 tansformiert.The current i essentially flows through the input poles 18 and 19 of the coupling element 4, which transforms the pulses of the current i into corresponding pulses of a voltage u 22-25 lying between the two connection poles 22 and 25.

Die Konstantstromstufe 11 bringt gegenüber einer Spannungsstufe die Vorteile, dass Resonanzerscheinungen eines im wesentlichen aus der transformierten Kapazität des Übertragungsmediums 5 und der Streuinduktivität des Transformators 74 gebildeten Schwingkreises wirksam verhindert werden und dass sich die Spannung u22-25 am Übertragungsmedium 5 mit zunehmender Entfernung vom Netz-Abschluss 24 infolge des Leitungswiderstandes des Übertragungsmediums 5 erhöht.The constant current stage 11 has the advantages over a voltage stage that resonance phenomena of an oscillating circuit essentially formed from the transformed capacitance of the transmission medium 5 and the leakage inductance of the transformer 74 are effectively prevented and that the voltage u 22-25 on the transmission medium 5 increases with increasing distance from the network Termination 24 increased due to the line resistance of the transmission medium 5.

Eine zwischen den beiden Eingangspolen 18 und 19 wirkende Eingangsimpedanz des Koppelungsgliedes 4 ist mit Vorteil mindestens etwa 1000-mal kleiner als die zwischen den Eingangspolen 16 und 17 wirkende Eingangsimpedanz der Decodiereinheit 3.One acting between the two input poles 18 and 19 Input impedance of the coupling element 4 is advantageous at least about 1000 times smaller than that between the input poles 16 and 17 acting input impedance of the decoding unit 3.

Die Decodiereinheit 3 wandelt eine dem AMI-codierten Protokollzeichen entsprechende, zwischen den beiden Eingangspolen 16 und 17 liegende Spannung u18-19 in die bitseriellen Daten RxD des Protokollzeichens um.The decoding unit 3 converts a voltage u 18-19 corresponding to the AMI-coded protocol character and lying between the two input poles 16 and 17 into the bit-serial data RxD of the protocol character.

Mit Vorteil arbeitet die Decodiereinheit 3 gleichzeitig mit dem Codegenerator 2 und übermittelt dabei der Codiereinheit 10 die Polarität eines vorher registrierten Impulses der Spannung u18-19.The decoding unit 3 advantageously works simultaneously with the code generator 2 and in doing so transmits to the coding unit 10 the polarity of a previously registered pulse of the voltage u 18-19 .

Eine zwischen den beiden Adern 20 und 21 des Übertragungsmediums 5 liegende Wechselspannung wird im Netzwerk-Knoten 7 durch das Koppelungsglied 4 an dessen beide Eingangspole 18 und 19 damit an die Eingangspole 16 und 17 der Decodiereinheit 3 übertragen.One between the two wires 20 and 21 of the transmission medium 5 lying AC voltage is in the network node 7 through the coupling element 4 at its two input poles 18 and 19 to the input poles 16 and 17 of the decoding unit 3 transfer.

Das Koppelungsglied 4 erfüllt im wesentlichen vier Aufgaben, nämlich die Übertragung des vom Codegenerator 2 in Form eines Stromes i generierten Codes vom Netzwerk-Knoten 7 auf das Übertragungsmedium 5, die Übertragung eines in Form einer Spannung u22-25 vorliegenden Codes vom Übertragungsmedium 5 zur Decodiereinheit 3 des Netzwerk-Knotens, eine Gleichstrom-Entkoppelung des Netzwerk-Knotens 7 vom Übertragungsmedium und eine galvanische Trennung des Netzwerk-Knotens 7 vom Übertragungsmedium 5 und damit eine galvanische Trennung aller Netzwerk-Knoten 7 des Datennetzwerkes 29.The coupling element 4 essentially fulfills four tasks, namely the transmission of the code generated by the code generator 2 in the form of a current i from the network node 7 to the transmission medium 5, the transmission of a code in the form of a voltage u 22-25 from the transmission medium 5 to Decoding unit 3 of the network node, direct current decoupling of the network node 7 from the transmission medium and electrical isolation of the network node 7 from the transmission medium 5 and thus electrical isolation of all network nodes 7 of the data network 29.

Die wesentlichen Parameter des Koppelungsgliedes 4, des Übertragungsmediums 5 und des Netzabschlusses 24 sind bei der gewünschten Bitrate fBit in bekannter Art aufeinander abgestimmt. Dadurch, dass der Codegenerator 2 den Code in Form des in Abschnitten im wesentlichen konstanten Stromes i generiert, werden die Resonanzerscheinungen unterdrückt, die Netztopologie (Fig. 2) des Datennetzwerkes 29 und die Anzahl der Netzwerk-Knoten 7 im Datennetzwerk 29 sind in den beschriebenen Grenzen veränderbar und die Spannung u22-25 am Übertragungsmedium 5 auf einen rechteckförmigen Impuls des Stromes i weist stets eine vorteilhafte Sprungantwort auf.The essential parameters of the coupling element 4, the transmission medium 5 and the network termination 24 are matched to one another in a known manner at the desired bit rate f bit . The fact that the code generator 2 generates the code in the form of the current i, which is essentially constant in sections, suppresses the resonance phenomena, the network topology (FIG. 2) of the data network 29 and the number of network nodes 7 in the data network 29 are described in those Limits can be changed and the voltage u 22-25 on the transmission medium 5 to a rectangular pulse of the current i always has an advantageous step response.

Die Fig. 4 zeigt einen positiven Impuls der Länge TBit des Stromes i und die vorteilhafte Sprungantwort der Spannung u22-25 auf die positive Flanke des Impulses. Um eine Zeit von höchstens 0.35·TBit verzögert auf die positive Flanke verläuft die Spannung u22-25 innerhalb eines rechteckigen Fensters 77. Die Spannung u22-25 weicht im Fenster 77 höchstens 15% von ihrem Nennwert bei logisch "1" ab. Das Fenster 77 grenzt den zugesicherten Verlauf der vorteilhaften Sprungantwort ein.4 shows a positive pulse of the length T bit of the current i and the advantageous step response of the voltage u 22-25 to the positive edge of the pulse. Delayed by a time of at most 0.35 · T bit on the positive edge, the voltage u 22-25 runs within a rectangular window 77. The voltage u 22-25 in window 77 deviates at most 15% from its nominal value at logic "1". The window 77 limits the guaranteed course of the advantageous step response.

Im folgenden wird die Funktionsweise der in der Fig. 3 dargestellten vorteilhaften Ausführung der Netz-Treiber-Einheit 1 beschrieben.In the following, the mode of operation of that in FIG. 3 illustrated advantageous embodiment of the network driver unit 1 described.

Die Protokollzeichen der bitseriellen Daten TxD bzw. RxD sind für diese Ausführung gemäss einem in der Norm DIN 19 245 (Process Field Bus, PROFIBus) verwendeten UART-Character vorausgesetzt, welcher in der aufgezählten Reihenfolge ein Startbit mit dem Wert "0", acht Informationsbits, ein Prüfbit und ein Stoppbit mit dem Wert "1" aufweist. Das Prüfbit ist ein Paritätsbit, welches durch seinen Wert eine Summe der Bits, deren Wert "1" beträgt, auf einen geraden Wert festlegt, wobei zur Bildung der Summe die Informationsbits und das Prüfbit des Protokollzeichens berücksichtigt sind. The log characters of the bit serial data are TxD and RxD for this version according to one in the standard DIN 19 245 (Process Field Bus, PROFIBus) use UART characters assuming which one in the order listed Start bit with the value "0", eight information bits, one check bit and has a stop bit with the value "1". The check bit is a Parity bit, which by its value is a sum of the bits, whose value is "1" sets to an even value, where the information bits and the check bit of the Are taken into account.

Die Netz-Treiber-Einheit 1 ist nach einfachen Überlegungen für andere Protokollzeichen anpassbar.The network driver unit 1 is based on simple considerations for other protocol characters customizable.

In der Netz-Treiber-Einheit 1 wird ein AMI-Code codiert bzw. decodiert, bei dem der Wert "0" des Protokollzeichens als Impuls dargestellt ist. Das Protokollzeichen weist eine gerade Anzahl Bits mit dem Wert "0" auf und die bitseriellen Daten TxD bzw. RxD weisen zwischen zwei Protokollzeichen (also im sogenannten Idle-Zustand) den Wert "1" auf.An AMI code is encoded in the network driver unit 1 or decoded with the value "0" of the log character as a pulse is shown. The log character has an even number Bits with the value "0" and the bit serial data TxD or RxD point between two protocol characters (i.e. in the so-called Idle state) the value "1".

Ein prinzipieller Verlauf von Signalen in der Fig. 5 erklärt beispielhaft wesentliche Schritte bei der Decodierung des AMI-Codes der Spannung u18-19.A basic course of signals in FIG. 5 explains, by way of example, essential steps in the decoding of the AMI code of the voltage u 18-19 .

Ein für alle Signale in der Fig. 5 geltender Zeitmaßstab ist in der Fig. 5a dargestellt. Die Zeiteinheit T entspricht der Impulszeit TBit und hat beispielsweise bei einer Bitrate fBit von 19200 s-1 eine Dauer von 52µs.A time scale that applies to all signals in FIG. 5 is shown in FIG. 5a. The time unit T corresponds to the pulse time T bit and has a duration of 52µs, for example, with a bit rate f bit of 19200 s -1 .

Die Frequenz fCLK des Taktsignals CLK ist ein Vielfaches der Bitrate fBit. Bei einer Bitrate fBit=19200 s-1 weist das Taktsignal CLK mit Vorteil die Frequenz fCLK von 614,4 kHz auf.The frequency f CLK of the clock signal CLK is a multiple of the bit rate f bit . With a bit rate f bit = 19200 s -1 , the clock signal CLK advantageously has the frequency f CLK of 614.4 kHz.

Das binäre Signal Pos (Fig. 5b) am ersten Ausgang 31 der Komparatorschaltung 33 ist nur im Falle eines positiven Impulses der Spannung u18-19 auf "1", während das binäre Signal Neg (Fig. 5c) am zweiten Ausgang 32 der Komparatorschaltung 33 bei einem negativen Impuls der Spannung u18-19 auf logisch "1" ist.The binary signal Pos (FIG. 5b) at the first output 31 of the comparator circuit 33 is only "1" in the case of a positive pulse of the voltage u 18-19 , while the binary signal Neg (FIG. 5c) at the second output 32 of the comparator circuit 33 with a negative pulse of the voltage u 18-19 to logic "1".

Das binäre Signal RP (Fig. 5e) am Ausgang 40 des Polaritäts-Detektors 39 stellt die aktuelle Polarität der Impulse der Spannung u18-19 weitgehend störungsfrei dar; mit logisch "1" ein positiver Impuls, mit logisch "0" ein negativer Impuls. Mit Vorteil ist der Polaritäts-Detektor 39 ein Auf/Abwärts-Zähler mit einem Zählerstand Z39 (Fig. 5d), welcher mittels Impulsen des Taktsignals CLK zwischen null und einem oberen Wert b veränderbar ist. Wenn das Signal Pos logisch "1" und der Zählerstand Z39 kleiner als der Wert b ist, erhöht ein Impuls des Taktsignals CLK den Zählerstand Z39 um eins, wenn das Signal Neg logisch "1" ist und der Zählerstand Z39 grösser als null ist, erniedrigt ein Impuls des Taktsignals CLK den Zählerstand Z39 um eins. Erreicht der Zählerstand Z39 den Wert b, wird das Signal RP logisch "1" und behält den Wert so lange, bis der Zählerstand Z39 null erreicht, worauf das Signal RP auf logisch "0" wechselt .The binary signal RP (FIG. 5e) at the output 40 of the polarity detector 39 represents the current polarity of the pulses of the voltage u 18-19 largely without interference; with logic "1" a positive pulse, with logic "0" a negative pulse. Advantageously, the polarity detector 39 is an up / down counter with a count Z 39 (FIG. 5d), which can be changed between zero and an upper value b by means of pulses of the clock signal CLK. If the signal Pos is logic "1" and the counter Z 39 is less than the value b, a pulse of the clock signal CLK increases the counter Z 39 by one if the signal Neg is logic "1" and the counter Z 39 is greater than zero is, a pulse of the clock signal CLK decreases the counter reading Z 39 by one. If the counter reading Z 39 reaches the value b, the signal RP becomes logic "1" and retains the value until the counter reading Z 39 reaches zero, whereupon the signal RP changes to logic "0".

Der Wert b bestimmt die Störsicherheit des Polaritäts-Detektors 39. In einer Gleichung b/fCLK = α·TBit ist der Faktor α vorteilhaft etwa 0,2 bis 0,3. Ist die Impulszeit TBit=52µs und die Frequenz fCLK=614,4 kHz dann ist b=7 ein vorteilhafter Wert.The value b determines the interference immunity of the polarity detector 39. In an equation b / f CLK = α · T bit , the factor α is advantageously approximately 0.2 to 0.3. If the pulse time T bit = 52µs and the frequency f CLK = 614.4 kHz, then b = 7 is an advantageous value.

Das Signal IN (Fig. 5f) bildet sich aus den beiden Signalen Pos und Neg, hat den Verlauf (Pos ODER Neg) und steuert die Zählrichtung des Auf/Abwärts-Zählers 37, dessen Zählerstand Z37 (Fig. 5g) mittels Impulsen des Taktsignals CLK zwischen null und einem oberen Wert d veränderbar ist. Wenn das Signal IN logisch "1" und der Zählerstand Z37 kleiner als der Wert d ist, erhöht ein Impuls des Taktsignals CLK den Zählerstand Z37 um eins, wenn das Signal IN logisch "0" ist und der Zählerstand Z37 grösser als null ist, erniedrigt ein Impuls des Taktsignals CLK den Zählerstand Z37 um eins. Erreicht der Zählerstand Z37 den Wert d, wird das zu den bitseriellen Daten RxD inverse Signal ¬RxD (Fig. 5h) logisch "1" und behält den Wert solange bis der Zählerstand Z39 null erreicht, worauf das Signal ¬RxD auf logisch "0" wechselt.The signal IN (Fig. 5f) is formed from the two signals Pos and Neg, has the course (Pos OR Neg) and controls the counting direction of the up / down counter 37, the counter reading Z 37 (Fig. 5g) by means of pulses Clock signal CLK is variable between zero and an upper value d. If the signal IN is logic "1" and the count Z 37 is less than the value d, a pulse of the clock signal CLK increases the count Z 37 by one, if the signal IN is logic "0" and the count Z 37 is greater than zero is, a pulse of the clock signal CLK decreases the counter reading Z 37 by one. If the counter reading Z 37 reaches the value d, the signal ¬RxD inverse to the bit serial data RxD (FIG. 5h) becomes logic "1" and retains the value until the counter reading Z 39 reaches zero, whereupon the signal ¬RxD changes to logic " 0 "changes.

Da beim Decodieren des AMI-Codes das Signal IN gebildet und verwendet wird, welches prinzipiell "Impuls des AMI-Codes" und "kein Impuls des AMI-Codes" darstellt, sind die positiven und die negativen Impulse der Spannung u18-19 beim Decodieren grundsätzlich gleichgestellt, wodurch die beiden Anschlusspole 22 und 25 der Netz-Treiber-Einheit 1 ohne Funktionsverlust vertauschbar sind, was beim Anschliessen des Netzwerk-Knotens 7 vorteilhaft ist. Since the signal IN is formed and used when decoding the AMI code, which in principle represents "pulse of the AMI code" and "no pulse of the AMI code", the positive and negative pulses of the voltage are u 18-19 when decoding basically equal, whereby the two connection poles 22 and 25 of the network driver unit 1 can be interchanged without loss of function, which is advantageous when connecting the network node 7.

Der Wert d bestimmt die Wirkung des Signalfilters 38. In einer Gleichung d/fCLK = β·TBit ist der Faktor β vorteilhaft etwa 0,2 bis 0,3, vorausgesetzt, dass die Komparatorschaltung 33 eine kleine Schalthysterese (typischerweise etwa 5% der Schwellspannung) aufweist. Beträgt die Impulszeit TBit=52µs und die Frequenz fCLK=614,4 kHz, dann ist d=7 ein vorteilhafter Wert.The value d determines the effect of the signal filter 38. In an equation d / f CLK = β · T bit , the factor β is advantageously approximately 0.2 to 0.3, provided that the comparator circuit 33 has a small switching hysteresis (typically approximately 5% the threshold voltage). If the pulse time T bit = 52µs and the frequency f CLK = 614.4 kHz, then d = 7 is an advantageous value.

In der Fig. 5i bezeichnen ein erster Pfeil das Startbit der bitseriellen Daten RxD und weitere Pfeile die Zeitpunkte, bei denen die Daten RxD in der Sende/Empfangs-Einheit 6 abgetastet werden. Bei den Pfeilen ist der aktuelle Informationswert der bitseriellen Daten RxD angegeben.5i, a first arrow indicates the start bit of the bit serial data RxD and further arrows the times at which the data RxD sampled in the transmission / reception unit 6 will. The current information value for the arrows is bit serial data RxD specified.

Ein prinzipieller Verlauf von Signalen in der Fig. 6 erklärt beispielhaft wesentliche Schritte bei der Codierung des AMI-Codes des Stromes i bzw. der Spannung u18-19 (Fig. 6c) aus den bitseriellen Daten TxD (Fig. 6b).A basic course of signals in FIG. 6 explains, by way of example, essential steps in the coding of the AMI code of the current i or the voltage u 18-19 (FIG. 6c) from the bit-serial data TxD (FIG. 6b).

Ein für alle Signale in der Fig. 6 geltender Zeitmaßstab ist in der Fig. 6a dargestellt. Die Zeiteinheit T entspricht der Impulszeit TBit und hat beispielsweise bei einer Bitrate fBit von 19200 s-1 eine Dauer von 52µs.A time scale that applies to all signals in FIG. 6 is shown in FIG. 6a. The time unit T corresponds to the pulse time T bit and has a duration of 52µs, for example, with a bit rate f bit of 19200 s -1 .

Das binäre Signal RP (Fig. 6d bzw. Fig. 5e) stellt die Polarität des zuletzt ermittelten Impulses der Spannung u18-19 dar, welche beim AMI-Code die Polarität des nachfolgenden Impulses bestimmt.The binary signal RP (FIG. 6d or FIG. 5e) represents the polarity of the last determined pulse of the voltage u 18-19 , which determines the polarity of the subsequent pulse in the AMI code.

Dadurch, dass die Codierung von der Polarität des zuletzt ermittelten Impulses der Spannung u18-19 abhängig ist, ist gewährleistet, dass aufeinanderfolgende Impulse der Spannung u18-19 stets unterschiedliche Polarität aufweisen, so dass der Transformator 74 auch symmetrisch angesteuert wird, wenn die Netz-Treiber-Einheit 1 zwischen Empfangen und Senden abwechselt.The fact that the coding depends on the polarity of the last determined pulse of the voltage u 18-19 ensures that successive pulses of the voltage u 18-19 always have different polarities, so that the transformer 74 is also driven symmetrically when the Network driver unit 1 alternates between receiving and sending.

Durch die Kippschaltung 41 weist das binäre Signal Pol (Fig. 6e) nach einer negativen Flanke des Signals TxD den Momentanwert des Signals RP zum Zeitpunkt der negativen Flanke auf. Due to the flip-flop 41, the binary signal Pol (Fig. 6e) after a negative edge of the signal TxD the instantaneous value of the Signal RP at the time of the negative edge.

Der erste Frequenzteiler 43 mit einer Teilung q1 bildet aus dem Taktsignal CLK das Signal TB (Fig. 6f), dessen Frequenz fTB mit der Formel fTB - fCLK / q1 gegeben ist. Durch eine negative Flanke am Rücksetzeingang 66 wird die Teilung neu gestartet. Die Impulszeit des Signals TB ist vorteilhaft gleich gross wie dessen Pausenzeit. Die Frequenz fTB ist nach der Beziehung fTB=fBit/2 durch die Bitrate fBit bestimmt.The first frequency divider 43 with a division q 1 forms the signal TB from the clock signal CLK (FIG. 6f), the frequency f TB of which is given by the formula f TB -f CLK / q 1 . The division is restarted by a negative edge at the reset input 66. The pulse time of the signal TB is advantageously the same as its pause time. The frequency f TB is determined according to the relationship f TB = f bit / 2 by the bit rate f bit .

Ist die Bitrate beispielsweise fBit=19200 s-1 und die Frequenz fTB=614,4 kHz, dann ist die Teilung q1=64.For example, if the bit rate is f bit = 19200 s -1 and the frequency f TB = 614.4 kHz, then the division is q 1 = 64.

Das Steuersignal TP (Fig. 6g) ist aus den beiden Signalen Pol und TB gebildet und hat den Verlauf (Pol XOR TB), wobei XOR die boolesche Antivalenz bedeutet.The control signal TP (Fig. 6g) is from the two signals Pol and TB formed and has the course (Pol XOR TB), where XOR the means Boolean antivalence.

Die Polarität des Stromes i wird in der Konstantstromstufe 11 durch das Steuersignal TP bestimmt, womit sichergestellt ist, dass die Polarität von sich folgenden Impulsen des Stromes i immer wechselt.The polarity of the current i is in the constant current stage 11 determined by the control signal TP, which ensures that the polarity of subsequent pulses of the current i always changes.

Durch das Steuersignal TP ist zudem sichergestellt, dass die Polarität eines Impulses des Stromes i umgekehrt zur Polarität eines diesem Strom-Impuls zuletzt vorangegangenen Impulses der Spannung u18-19 ist. Die Konstantstromstufe 11 wählt aufgrund des Steuersignals TP die Polarität des Stromes (i) derart, dass aufeinanderfolgende Impulse der zwischen den beiden Eingangspolen (18; 19) liegende Spannung (u18-19) eine unterschiedliche Polarität aufweisen.The control signal TP also ensures that the polarity of a pulse of the current i is reversed from the polarity of a pulse of the voltage u 18-19 that preceded this current pulse. The constant current stage 11 selects the polarity of the current (i) based on the control signal TP such that successive pulses of the voltage (u 18-19 ) between the two input poles (18; 19) have a different polarity.

Über den zweiten binären Steuereingang 65 wird der Strom i in der Konstantstromstufe 11 ein- oder ausgeschaltet, wobei der Strom bei TxD="0" einschaltet und bei TxD="1" ausgeschaltet wird.The current i in is transmitted via the second binary control input 65 the constant current stage 11 on or off, the Current switches on when TxD = "0" and switched off when TxD = "1" becomes.

Die Konstantstromstufe 11 besteht beispielsweise im wesentlichen aus einer abschaltbaren Konstantstromquelle und aus vier zu einer H-Brücke geschalteten steuerbaren Schaltern. The constant current stage 11 essentially consists, for example from a constant current source that can be switched off and from four to an H-bridge controlled controllable switches.

Der zweite Frequenzteiler 46 mit einer Teilung q2 bildet aus dem Ausgangssignal des Quarzoszillators 45 das Taktsignal CLK. Durch eine negative Flanke am Rücksetzeingang 67 wird die Teilung neu gestartet.The second frequency divider 46 with a division q 2 forms the clock signal CLK from the output signal of the quartz oscillator 45. The division is restarted by a negative edge at the reset input 67.

Die Kabelstränge des Übertragungsmediums sind mit Vorteil konventionelle Twisted Pair Kabel.The cable strands of the transmission medium are advantageous conventional twisted pair cable.

Die Steilheit der Sprungantwort der Spannung u22-25 (Fig. 4) und damit die Grenzen des Fensters 77 sind durch die bei kurzgeschlossener zweiter Wicklung 73 ermittelbaren Streuinduktivität LS des Transformators 74 (Fig. 3), durch den ohmschen Widerstand 27 (Fig. 1) des Netz-Abschlusses 24 und durch eine von der Konstantstromstufe 11 (Fig. 3) zur Erzeugung eines Impulses des Stromes i verfügbaren Versorgungsspannung beeinflussbar. Insbesonders die Konstantstromstufe 11 ermöglicht auf eine einfache Weise den vorteilhaften Anstieg der Sprungantwort.The steepness of the step response of the voltage u 22-25 (FIG. 4) and thus the limits of the window 77 are determined by the leakage inductance L S of the transformer 74 (FIG. 3) that can be determined when the second winding 73 is short-circuited, by the ohmic resistor 27 (FIG 1) of the network termination 24 and can be influenced by a supply voltage available from the constant current stage 11 (FIG. 3) for generating a pulse of the current i. In particular, the constant current stage 11 enables the advantageous increase in the step response in a simple manner.

Bei der Versorgungsspannung von 10 V ergibt sich die vorteilhafte Sprungantwort, wenn der Widerstand 27 einen Nennwert von 100 Ohm und die Streuinduktivität Ls zwischen 0,75 mH und 2,25 mH ist.At the supply voltage of 10 V, the advantageous step response results when the resistor 27 has a nominal value of 100 ohms and the leakage inductance L s is between 0.75 mH and 2.25 mH.

Die beiden Wicklungen 72 und 73 weisen vorteilhaft dieselbe Induktivität L auf, welche vorteilhaft grösser als 1,5 H ist.The two windings 72 and 73 advantageously have the same Inductance L, which is advantageously greater than 1.5 H.

Durch den Netz-Abschluss 24 ist das Übertragungsmedium 5 allzeit vorteilhaft abgeschlossen, so dass der Transformator 74 insbesonders beim Übergang von einem Senden zu einer Sendepause durch seine Induktivität keine Störimpulse auf dem Üertragungsmedium 5 verursacht.Due to the network termination 24, the transmission medium 5 is always advantageously completed, so that the transformer 74 especially when moving from sending to a pause due to its inductance, no interference pulses on the transmission medium 5 caused.

Weil der Transformator 74 durch den Kondensator 75 und der Widerstand 27 des Netz-Abschlusses 24 durch den Kondensator 28 gleichstrommässig vom Übertragungsmedium 5 getrennt sind, können die beiden Adern 20 und 21 zusätzlich der Übertragung einer Gleichspannung dienen, mit welcher die Netzwerk-Knoten 7 mit wenig Aufwand über das Übertragungsmedium 5 speisbar sind.Because the transformer 74 through the capacitor 75 and the Resistor 27 of network termination 24 through capacitor 28 DC separated from the transmission medium 5 can the two wires 20 and 21 additionally transmit one Serve DC voltage with which the network node 7 with little effort can be fed via the transmission medium 5.

Durch die Datenübertragungsanordnung mit dem zweiadrigen, an einer beliebiger Stelle mit dem Netz-Abschluss 24 abgeschlossenen Übertragungsmedium 5, mit der Netz-Treiber-Einheit 1, welche die Decodiereinheit 3, den Codegenerator 2 mit der Konstantstromstufe 11 und das Koppelungsglied 4 mit dem Transformator 74 aufweist, kann die Topologie des Datennetzwerkes 29 mit einfachen Mitteln in weiten Grenzen mit kleinem Störungsrisiko verändert werden. Die Netz-Treiber-Einheit 1 ist zuverlässig und kostengünstig herstellbar.Through the data transmission arrangement with the two-wire, on anywhere with the network termination 24 completed transmission medium 5, with the network driver unit 1, which the decoding unit 3, the code generator 2 with the constant current stage 11 and the coupling element 4 with the Transformer 74, the topology of the data network 29 with simple means within wide limits small risk of malfunction. The network driver unit 1 is reliable and inexpensive to manufacture.

Claims (7)

  1. A data transmission arrangement for a local data network (29) (local area network LAN) which operates with an asynchronous data transmission protocol which is made up from constant-length protocol characters represented in bit-serial mode and to which there belong at least two network nodes (7) each having a respective network driver unit (1) and with at least two respective connecting poles (22; 25) for a common transmission medium (5), wherein the transmission medium (5) is at least one cable strand (5.1) which has at least two wires (20;21) and wherein the network driver unit (1) has an encoding unit (10), a decoding unit (3) with an output (15) for the protocol characters and a coupling member (4) with two connecting poles (22; 25) for the transmission medium (5),
       characterised in that
    [a] the encoding unit (10) has an input (14) for the protocol characters,
    [b] the network driver unit (1) has a bipolar constant current stage (11) connected downstream of the encoding unit (10),
    [c] the coupling member (4) has two input poles (18; 19) wherein
    [c.1] the first input pole (18) of the coupling member (4) is connected to a first output pole (12) of the constant current stage (11) and a first input pole (16) of the decoding unit (3), and
    [c.2] the second input pole (19) of the coupling member (4) is connected to a second output pole (13) of the constant current stage (11) and a second input pole (17) of the decoding unit (3), and
    [d] the transmission medium (5) is terminated at a location by the two wires (20; 21) being connected at the location by a network termination (24).
  2. A data transmission arrangement according to claim 1 characterised in that
    [a] a ternary code can be produced by the encoding unit (10) for each protocol character which is inputted at its input (14), the three values of which ternary code can be impressed into the input poles (18; 19) of the coupling member (4) by the bipolar constant stage (11) in respective portions substantially constantly in terms of magnitude as a positive pulse of a current (i) or as a negative pulse of the current (i) or as a current-less space, wherein the mean value of the current (i) is zero within a protocol character and wherein the polarity of one of the pulses of the current (i) is so selected that successive pulses of a voltage (u18-19) between the two input poles (18; 19) are of different polarities,
    [b] the encoding unit (10) is connected to the decoding unit (3) in such a way that the direction of the current (i) can be communicated to the encoding unit (3), and
    [c] in the decoding unit (3) the positive pulses and the negative pulses are equated so that the two connecting poles (22; 25) of the coupling member (4) are interchangeable.
  3. A data transmission arrangement according to one of claims 1 and 2 characterised in that the coupling member (4) has a transformer (74) with at least windings (72; 73) and a capacitor (75), wherein the two input poles (18; 19) are the connections of a first winding (72) and disposed between the two connecting poles (22; 25) is a series circuit comprising the capacitor (75) and a second winding (73).
  4. A data transmission arrangement according to one of claims 1 to 3 characterised in that the network termination (24) is a series circuit comprising an ohmic resistor (27) and a capacitor (28).
  5. A data transmission arrangement according to one of claims 1 to 4 characterised in that an AMI-code (alternate mark inversion) can be produced by the encoding unit (10) from the protocol characters.
  6. A data transmission arrangement according to one of claims 1 to 5 characterised in that
    [a] the decoding unit (3) has
    [a.1] a comparator circuit (33) which has two signal inputs and a first output (31) and a second output (32), and
    [a.2] a signal filter (38) comprising an OR-gate (36) and a dual up/down counter (37), wherein
    [a.3] a first input pole (16) is the first signal input of the comparator circuit (33) and the second input pole (17) is the second signal input of the comparator circuit (33),
    [b] the encoding unit (10)
    [b.1] has a polarity detector (39) with an output (40) for a signal (RP),
    [b.2] a generator portion (44) comprising a trigger circuit (41), an exclusive-OR-gate (42) and a first frequency divider (43), and
    [b.3] a second frequency divider (46), wherein
    [b.4] the comparator circuit (33) is connected with its first output (31) to a first input (51) of the OR-gate (36) and a first control input (52) of the polarity detector (39), and wherein
    [b.5] the second output (32) is connected to a second input (53) of the OR-gate (36) and to a second control input (54) of the polarity detector (39),
    [c] a control input (55) for a control signal (IN) of the up/down counter (37) is connected to an output (56) of the OR-gate (36), [d] the output (15) of the decoding unit (3) is an output of the up/down counter (37) and at the same time also an output of the signal filter (38),
    [e] the output (40) of the polarity detector (39) is connected to a data input (57) of the trigger circuit (41) which has a clock input (58) and a data output (59) for a signal (Pol),
    [f] the data output (59) of the trigger circuit (41) is connected to a first input (60) of the exclusive-OR-gate (42) of which a second input (61) is connected to an output (62) for a signal (TB) of the first frequency divider (43),
    [g] the bipolar constant current stage (11) has a first control input (64) for a control signal (TP), which is connected to the output (63) of the exclusive-OR-gate (42), and a second control input (65) connected to the input (14) of the network driver unit (1),
    [h] the input (14) of the encoding unit (10) is additionally connected to the clock input (58) of the trigger circuit (41) and to a reset input (66) of the first frequency divider (43) and to a reset input (67) of the second frequency divider (46), and
    [i] the output (68) of the second frequency divider (46) is connected to a clock input (69) of the up/down counter (37), to a clock input (70) of the polarity detector (39) and to a clock input (71) of the first frequency divider (43).
  7. A data transmission arrangement according to one of claims 1 to 6 characterised in that the polarity detector (39) is an up/down counter.
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